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2024-11-11 07:54 |
基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
空间光调制器(SLM.0003 v1.0) "QKCZ8_C 应用示例简述 i\zVP.c])* 1. 系统细节 8a,uM : 光源 IP LKOT~ — 高斯激光束 r}**^"mFy 组件 !^yH]v — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 R]h3a:ic — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 x|b52<dLL& 探测器 %E R"Udh — 视觉感知的仿真 *:5S*E&}V — 高帽,转换效率,信噪比 NmuzAZr 建模/设计 |)+ s, LT5 — 场追迹: lZ'WFFWLE 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5}3#l/ {\WRW}iO 2. 系统说明 mn].8F %(uYYr
6
C`@gsF"<7 CN{xh=2qY[ 3. 建模&设计结果 qj7}]T_ S-f
.NC}:i 不同真实傅里叶透镜的结果: 22T\-g{ RoFOjCc>D.
S8j!?$` :>|dE%/e$ 4. 总结 ~n"?*I` 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 W ZT) LYA ;!+-fn4C 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e7Sp?>-d 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 4,P(w+ )ZW[$:wA 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 +SB>> ~.<QC<dN 应用示例详细内容 Tc.QzD\ g8SVuG<DI\ 系统参数 j S4\; y;if+ 1. 该应用实例的内容 ]#\De73K O**~ Tj *mJ\Tzc) #z1/VZ ~n~j2OE 2. 仿真任务 U2Tw_ S\SYFXUl 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 I7#^'/ SHYbQF2 3. 参数:准直输入光源 -q]5@s/ b/w5K2
I&6M{,rnM +lX Iv 4. 参数:SLM透射函数 =.qX u+ bt};Pn{3
jL7r1pu5 5. 由理想系统到实际系统 =fy\W=c 1u8hnG /^L<q 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 1=h5Z3/fj 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 1l'JoU.<
对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 v5 @9 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 AQ?;UDqU 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 drxCjuz"
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;Dbx5-t 应用示例详细内容 D4N(FZ0~ gBO, 仿真&结果 &ty-aB=F }U(bMo@; 1. VirtualLab中SLM的仿真 Na4O( d` 0CvGpM, 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 WD_{bd) 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 MGf *+!y, 为优化计算加入一个旋转平面 D~bx'Wr+ %
H<@Y$r dW22v! }Q*J!OH 2. 参数:双凸球面透镜 '"+Gn52# A.mFa1lH 052Cf
dq 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 tDavp:M1v 由于对称形状,前后焦距一致。 ~BqC!v.)@E 参数是对应波长532nm。 _^eiN'B 透镜材料N-BK7。 o:&8H>(hn] 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 vcCNxIzEG $)nPj_h
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=1k%T {> 5rf Dm 3. 结果:双凸球面透镜 Q@W!6]*\
lo1bj *Y2 ~]#-S20 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 ?A3u2- 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 OSfT\8YA 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 tSux5yV v%c/eAF
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+$#<gp" 4. 参数:优化球面透镜 B'Jf&v 6K )K%a,9 #t;]s< 然后,使用一个优化后的球面透镜。 kI9I{ &J& 通过优化曲率半径获得最小波像差。 Rnoz[1y?0 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 !H@HgJ
- 透镜材料同样为N-BK7。 :4-,Ru1C" .%)uCLZr$ @87Y/_l 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 3[y$$qXI MUsF
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5. 结果:优化的球面透镜 71 %$&6 =+K?@;? ,`RX~ H=C 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 zwU[!i) 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 ~c<8;,cjYR 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 )XavhS~Ff
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@8>bp#x/1 W6}>iB 6. 参数:非球面透镜 1<1+nGO n42\ty9 i!}6FBZ 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 nIr`T^c9c 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Y%kOq`uT=n 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 hrq% { !Z .{c7 I!8 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 FG[rH] i0$*):b KpYezdPF)
~v;+-*t -e}(\ 7. 结果:非球面透镜 * 30K}&T p&x!m}! aQ$sn<-l 生成期望的高帽光束形状。 y]+5Y.Cw$ 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 R'`'q1=R 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 +|d]\WlJ .l_Nf9=
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\&V ~a[/l 8. 总结 #:0-t!<0C 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 aIFlNS,y n<j+KD#a 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 3.?be.cq 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 18sc|t z9[TjTH^}T 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 yD7} YwET.(oo 扩展阅读 ;10YG6: i(;`x 扩展阅读 hBpa"0F 开始视频 |xcI~ X7Q - 光路图介绍 f0sGE5 该应用示例相关文件: vio>P-2Eho - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 eIalcBY - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 b{
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